“人機工程學”是工業設計、機械設計、環境設計、交互設計等專業重要的專業基礎課。通過這門課程,學生需要了解人機工程學的基礎知識,理解與產品緊密關聯的人的因素,掌握各種形式的人機工程設計的基本內容、原理和方法。根據這一思路,本書第1章介紹人機工程學的含義、發展、范疇、方法及其與“以人為本”設計理念之間的關系; 第2章介紹作為設計依據的人體系統、人體尺度、感覺及其特性、知覺及其特性、人的信息處理機制、情緒與情感、運動器官及其特性、個體作業行為等方面的人因; 第3~6章分別介紹人機界面設計(包括信息顯示、操縱控制、計算機交互)、作業器具設計、作業空間設計、作業環境設計等各領域的人機工程設計的內容和方法; 第7章則從總體上介紹運用系統工程的觀點和方法進行人機工程設計的原理與程序; 第8章以圖例的形式列舉了各個領域內具有代表性的人機工程設計實例,可供參考和借鑒; 附錄A比較全面地列舉了我國人機工程設計現行的國家標準名錄,可供檢索學習。
與本教材配套出版了光盤一張,其中除包括教材的主要內容之外,還補充了大量因篇幅所限未能收入書中的圖例,可供課程教學或自學欣賞所用。
本書可作為設計類專業學生學習人機工程學課程的教材或教輔,也可供設計人員進行相關設計時參考。
古希臘哲學家普羅泰戈拉說:“人是萬物的尺度。”繞過其中的主觀唯心主義成分,我們可以將之理解為衡量世間萬事萬物的標準,都在于其是否符合人的利益。盡管這一后來被稱為人本主義的哲學思想,早在古希臘時代就開始萌芽,但其發展卻幾經沉浮,直到文藝復興時期才開始蓬勃發展,其后又經過數百年的糾結跋涉,終于成為近現代哲學思潮的一支主流。
“設計,以人為本”也在這一進程中逐漸成為現代設計的核心理念之一,使人們對于設計的理解,在“造物”的基礎上,被更明確地冠以“以人的標準”。然而,任何哲學思想必須依次落實到方法、技術、工程的層次才能得以貫徹,設計人本主義體系的金字塔結構也必須以“人機工程”作為支撐。探討如何以工程技術的手段實現以人為本的設計理念,使之能以完整、系統、可行、實用的學科形式被應用到設計中去,便是編寫本書的初衷。
實際上概括起來,人機工程學需要解決的問題主要包括3個方面:
(1) 設計所要面對的“人”是什么樣的?剖而析之,即與設計對象發生關系的人的因素有哪些?其性質如何?其怎樣影響著設計的對象?對于這個問題的探索從來不曾停止過,從基本的人體尺度,到人體生理結構與行為,再到人的認知與心理活動,直到今天備受關注的人的情感,乃至人的群體和社會,“人”似乎是一個永遠無法徹底厘清的復雜和神秘命題,但它的確又是設計的基礎和起點。本書的第2章對這些人的因素進行了探討。
(2) 設計對象與“人”的合理關系應是什么樣的?這些設計對象又包括了人機界面、作業器具、作業空間、作業環境等,它們應適宜人在各個方面的規律和特性,保障人的安全與健康,提高人的工作效率與質量,實現人的舒適與愉悅,使人與設計對象的配合達到最佳狀態。本書的第3~6章分別對這些設計對象與人的關系展開探討。
(3) 協調人與設計對象之間的關系可以遵循怎樣的方法和程序?自系統論誕生以來,系統工程不斷發展成熟,已成為人機工程設計的主要方法。本書的第7章主要探討人機系統設計。
此外,本書在第1章介紹人機工程學的含義、發展歷程、研究范疇、研究方法及其與哲學層次之間的關系,是全書的鋪墊與入門; 為了便于直觀、形象地說明問題,專設第8章,以圖例的形式列舉了若干具有代表性的人機工程設計實例,可供參考; 附錄A列舉了我國現行的主要人機工程學國家標準名錄,可供檢索。
本書3.3節由徐進波完成,6.4節由陳建新完成,其余章節由呂杰鋒完成。編寫過程中,姚愛強、崔東艷、包永江、楊婧、駕業鵬、劉百辰、張海英、熊櫻等研究生參與了資料收集、插圖繪制、外文翻譯等工作; 陳汗青、潘長學、方興、柯常忠、孫雋、蔡霞等老師給予了多方面幫助。在此一并致謝。
與本教材配套出版了光盤一張,其中除包括教材的主要內容之外,還補充了大量因篇幅所限未能收入書中的圖例,可供課程教學或自學欣賞所用。
人機工程學是一門跨越和交叉多門學科的邊緣學科,其內容廣博精深,且發展迅速。筆者學淺,書中做的主要是編理、補充工作,雖借鑒了眾多專著,也曾就教于先賢方家,仍難免錯漏,謹請讀者斧正。
編者
2009年6月
第1章人機工程學概論
1.1人機工程學
1.2人機工程學的形成和發展
1.3人機工程學的研究范疇
1.4人機工程學的研究方法
1.5設計“以人為本”觀念下的人機工程學
第2章系統中“人”的因素
2.1人體系統與協調
2.2人體尺度
2.2.1人體測量學
2.2.2常用人體尺度數據
2.2.3人體尺度數據的應用
2.2.4人體模板
2.3感覺與感覺特性
2.3.1視覺
2.3.2聽覺
2.3.3嗅覺
2.3.4味覺
2.3.5膚覺
2.3.6內部感覺
2.3.7感覺的基本規律
2.4知覺與知覺特性
2.4.1物體知覺
2.4.2錯覺
2.4.3知覺的基本規律
2.5信息處理
2.5.1信息處理機能
2.5.2信息處理能力
2.6情緒與情感
2.6.1情緒與情感的概念
2.6.2情緒與情感的形式
2.6.3情緒與情感的特性
2.7運動器官與運動特性
2.7.1主要關節的活動范圍
2.7.2肢體活動能及的范圍
2.7.3肢體的出力范圍
2.7.4肢體的動作速度和頻率
2.7.5肌肉的負荷
2.8個體作業行為
2.8.1技能作業中的動作研究
2.8.2動作分析與動作經濟原則
第3章人機界面設計
3.1信息顯示設計
3.1.1信息顯示器概述
3.1.2視覺顯示設計
3.1.3聽覺顯示設計
3.1.4觸覺顯示設計
3.1.5嗅覺顯示設計
3.1.6多通道顯示設計
3.1.7顯示器選用與設計的基本原則
3.2操縱控制設計
3.2.1操縱控制器概述
3.2.2手動操縱控制設計
3.2.3腳動操縱控制設計
3.2.4操縱與顯示的相合性
3.2.5控制器選用與設計的基本原則
3.3計算機交互界面設計
3.3.1計算機交互界面概述
3.3.2計算機交互界面的用戶研究
3.3.3計算機交互界面的交互方式設計
3.3.4計算機交互界面開發過程
3.3.5計算機交互界面的可用性工程
第4章作業器具設計
4.1手握式工具設計
4.1.1手握式工具設計的生理學基礎
4.1.2手握式工具設計的基本原則
4.1.3把手設計
4.2工作座椅設計
4.2.1坐姿與工作座椅設計的生理學基礎
4.2.2工作座椅設計的基本原則
4.2.3工作座椅人機工程設計
4.2.4典型的工作座椅設計
第5章作業空間設計
5.1作業空間概述
5.2近身作業空間設計
5.2.1近身作業空間設計應考慮的因素
5.2.2坐姿作業空間
5.2.3立姿作業空間
5.2.4坐立姿交替作業空間
5.2.5其他姿勢作業空間
5.3作業場所布置原則
5.4總體作業空間設計的依據
第6章作業環境設計
6.1熱環境及其設計
6.1.1熱環境與人體熱平衡
6.1.2熱環境對作業者及其作業的影響
6.1.3舒適的熱環境
6.1.4改善熱環境的措施
6.2噪聲環境及其設計
6.2.1噪聲環境
6.2.2噪聲環境對作業者及其作業的影響
6.2.3噪聲標準
6.2.4改善噪聲環境的措施
6.3振動環境及其設計
6.3.1振動環境與人體的振動特性
6.3.2振動環境對作業者及其作業的影響
6.3.3振動標準
6.3.4改善振動環境的措施
6.4光環境及其設計
6.4.1光環境
6.4.2光環境對作業者及其作業的影響
6.4.3光環境標準
6.4.4光環境設計
第7章人機系統設計
7.1人機系統設計概述
7.1.1人機系統及其設計
7.1.2人機系統設計的要素
7.1.3人機系統設計的范疇
7.2人機系統設計的基本原則
7.2.1工作空間和工作設備的設計
7.2.2工作環境設計
7.2.3工作過程設計
7.3人機系統設計的程序與方法
7.3.1人機系統設計的程序
7.3.2人機系統開發的主要工作
7.4人機系統設計實例
7.4.1設計目標
7.4.2系統分析
7.4.3系統設計
7.4.4系統評價
第8章人機工程設計賞析
8.1信息顯示設計
8.1.1圖形符號設計
8.1.2儀表顯示設計
8.1.3燈光信號顯示設計
8.1.4色彩顯示設計
8.1.5觸覺顯示設計
8.2操縱控制設計
8.2.1手動操縱控制設計
8.3計算機交互界面設計
8.4作業器具設計
8.4.1手握式工具設計
8.4.2辦公座椅設計
8.5作業空間設計
8.5.1作業場所設計
8.5.2總體作業空間設計
8.6作業環境設計
附錄A人機工程學設計主要國家標準一覽
A.1人的因素
A.2信息顯示設計
A.2.1字符與圖形設計
A.2.2燈光信號顯示設計
A.2.3色彩顯示設計
A.2.4聽覺顯示設計
A.3操縱控制設計
A.4計算機交互界面設計
A.5作業器具設計
A.6作業空間設計
A.7作業環境設計
A.7.1熱環境
A.7.2聲環境
A.7.3振動環境
A.7.4照明環境
A.8人機系統設計
參考文獻